JPH06221075A - ダブルヘッダードリルによるボーリングマシン及び地盤改良工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］インナーロッド８とアウタケーシング６との相
対的な前進後退位置を自由に調整することにより土質、
掘削深度等に関係せずマシンを止めないで掘削でき、ま
た、短時間で地盤改良剤を注入できるダブルヘッダード
リルによるボーリングマシンを提供すること。 ［構成］基台１、アウタケーシング６を回転駆動させる
第１回転駆動部５、この第１回転駆動部５を前進後退さ
せる第１滑り台車３、インナーロッド８を回転駆動させ
る第２回転駆動部７、この第２回転駆動部７を前進後退
させる第２滑り台車４からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インナーロッドとアウ
タケーシングを連動させて色々な地盤、地層を掘削して
水道管を埋設したり、地盤改良剤を注入するためのダブ
ルヘッダードリルによるボーリングマシン及びダブルヘ
ッダードリルによる地盤改良工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】水道管の埋設、トンネル掘削に先立つ地
盤改良剤の注入などのためにボーリングが行われる。水
道管等は埋設孔を堀りながら同時に埋設されていく。ま
た、地盤改良剤も地盤改良域に穴を広げながら同時に注
入される。このような掘削は、外側のパイプと内側のロ
ッドで行われる。外側のパイプはそのまま埋設管として
埋設される。また、外側のパイプは掘削孔の崩れを防止
したり、掘削による切り屑の排出のために用いる水を排
水させる管路形成部材として用いられたりする。

【０００３】図３はコラムジェツトグラウト工法と呼ば
れる従来工法により地盤改良を行う施工順序を示してい
る。図４（ａ）に示すように、ボーリングマシン２１に
よりアウターケーシング２２で所定の深度まで鉛直孔を
つくる。孔はアウタケーシング２２の先端のメタルクラ
ウンで切削される。

【０００４】次に、図４（ｂ）に示すように、ボーリン
グマシン２１を外しアウタケーシング２２の中に３重管
からなるインナーロッド２３をクレーンで吊り降ろし上
方から挿入する。

【０００５】次に、図４（ｃ）に示すように、インナー
ロッド２３を残したままアウタケーシング２２を引き抜
く。次に、図４（ｄ）に示すように、コラムマシン２４
の回転駆動部でインナーロッド２３を把持し回転駆動す
ると同時に少しずつ引き上げる。

【０００６】このとき、回転する３重管からなるインナ
ーロッド２３の先端のノズルから超高圧水が噴射され地
盤中の穴２５が拡大する。水と一緒に切り屑は３重管の
間を通って排出される。また、同時に圧縮空気も送られ
る。穴２５を拡大させながら３重管の１つの管を通して
固化剤を穴２５に注入する。

【０００７】次に、図４（ｅ）に示すように、インナー
ロッド２３を引き抜き、図４（ｆ）に示すように、穴埋
め２６を行い地盤改良の施工を完了する。このようにし
て柱状の固結体２７が地盤中に形成される。このように
柱状の固結体２７が地盤中に形成される。上記施工中、
地盤が柔らかく崩れやすい場合は、硬化剤注入予定部上
端でアウタケーシング２２の引き抜きをやめる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】地盤改良深度は近年深
くなる傾向にある。また、水平方向にも深度が深くなる
傾向にある。掘削の深度が深く地盤が柔らかい場合、ア
ウタケーシングを引き抜くと、孔壁が崩れ、崩れた土・
粘土等により注入用パイプ（前記インナーロッド）が締
め付けられ回転できなくなる問題が発生している。

【０００９】この発明は上述のような技術的背景のもと
になされたものである。

【００１０】この発明の目的は、インナーロッドとアウ
タケーシングとの相対的な前進後退位置を自由に調整す
ることにより土質、掘削深度等に無関係にマシンを止め
ないで掘削でき、また、短時間で地盤改良剤を注入でき
るダブルヘッダードリルによるボーリングマシンを提供
することにある。

【００１１】また、この発明の目的は、前記ダブルヘッ
ダードリルによるボーリングマシンを用いて短時間で地
盤改良の工事を行うことができるダブルヘッダードリル
による地盤改良工法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】次に、本発明の課題を解
決するための手段を記載するが、１つまたはいくつかの
実施例に対応させて本発明の構成要素に括弧つきで参照
番号をつけたのは、本発明と実施例の構成要素間の対応
関係を分かりやすく参照するためであり、本発明を実施
例に限定するためではない。

【００１３】この発明は、基台（１）と、前記基台
（１）上に直進移動自在に設けられた第１移動手段
（３）と、前記第１移動手段（３）に設けられ、前記第
１移動手段（３）に伴なって移動する第１回転駆動部
（５）と、先端に掘削具を備え、前記第１回転駆動部
（５）に把持されたアウタケーシング（６）と、前記基
台（１）上に前記第１移動手段（３）と同方向に移動自
在に設けられた第２移動手段（４）と、前記第２移動手
段（４）に設けられ、前記第２移動手段（４）に伴なっ
て移動する第２回転駆動部（７）と、先端に掘削具を備
え、かつ前記アウターケーシング（６）内に相対移動自
在に挿入されて前記第２回転駆動部（７）に把持された
インナーロッド（８）とからなることを特徴とするダブ
ルヘッダードリルによるボーリングマシンである。

【００１４】さらに、この発明は、第１移動手段（３）
により移動させられる第１回転駆動部（５）により把持
されて回転駆動を受けるアウタケーシング（６）と、第
２移動手段（４）により移動させられる第２回転駆動部
（７）により把持されて回転駆動を受けるインナーロッ
ド（８）とを用い、前記インナーロッド（８）により地
盤改良剤を注入するダブルヘッダードリルによる地盤改
良工法であって、前記インナーロッド（８）を回転させ
ながらその先端の掘削具により穴をひろげ、この穴に地
盤改良剤を注入しながら前記第１回転駆動部（５）、第
２回転駆動部（７）を地盤から離間する方向に移動させ
て前記インナーロッド（８）を前記アウタケーシング
（６）とともに引き抜く第１工程と、前記第１回転駆動
部（５）とアウタケーシング（６）との前記把持を解い
て第１回転駆動部（５）を地盤に接近する方向に移動さ
せる第２工程と、前記第１工程で引き抜かれた前記アウ
タケーシング（６）と前記インナーロッド（８）とを取
り除く第３工程と、前記第２回転駆動部（７）を地盤に
接近する方向に前進させる第４工程とからなり、前記第
１回転駆動部（５）、前記第２回転駆動部（７）により
前記アウタケーシング（６）、インナーロッド（８）を
それぞれ把持して前記第１工程を繰り返すことを特徴と
するダブルヘッダードリルによる地盤改良工法である。 〔発明の詳細な説明〕

【００１５】

【産業上の利用分野】本発明は、インナーロッドとアウ
タケーシングを連動させて色々な地盤、地層を掘削して
水道管を埋設したり、地盤改良剤を注入するためのダブ
ルヘッダードリルによるボーリングマシン及びダブルヘ
ッダードリルによる地盤改良工法に関する。

【００１６】この発明のダブルヘッダードリルによるボ
ーリングマシンは、

【００１７】

【作用】この発明のダブルヘッダードリルによるボーリ
ングマシンは、インナーロッド８とアウタケーシング６
とが独立に回転する。また、インナーロッド８とアウタ
ケーシング８は独立に直進移動する。両方を同時に回転
させ通常の掘削を行い排出されるスライム（切り屑）を
見ながら、インナーロッド８とアウタケーシング６を相
対的に移動させ、両者の出入り寸法を調整する。

【００１８】また、この発明のダブルヘッダードリルに
よるボーリングマシンを用いて地盤改良を行う。アウタ
ケーシング６とインナーロッド８を地盤から引き抜きな
がら、インナーロッド８で穴を拡大し、インナーロッド
８を通して地盤改良剤を掘った穴に注入する。引き抜い
た分のアウタケーシング６とインナーロッド８を順次取
り除いて、地盤改良を行う。

【００１９】

【実施例】

（実施例１）次に本発明のダブルヘッダードリルによる
ボーリングマシンの実施例１を説明する。図１は本発明
のダブルヘッダードリルによるボーリングマシンの実施
例１を示す平面図である。各種作業現場の床に基台１が
設置される。基台１に案内軌道２が設けられ、案内軌道
２上に第１移動手段を構成する第１滑り台車３、第２移
動手段を構成する第２滑り台車４が搭載されている。

【００２０】案内軌道２上で第１滑り台車３、第２滑り
台車４は前後動（図１で左右動）のみする。第１滑り台
車３、第２滑り台車４は図示しない送り機構により前後
方向に駆動される。この送り機構は、チェイン、油圧シ
リンダなどの周知手段が用いられる。

【００２１】前記第１滑り台車３に第１回転駆動部５が
搭載されている。図２に示されるように、第１回転駆動
部５によりアウタケーシング６（図３参照）が回転駆動
を受ける。前記第２滑り台車４に第２回転駆動部７が搭
載されている。図２に示されるように、第２回転駆動部
７によりインナーロッド８（図３参照）が回転駆動を受
ける。アウタケーシング６とインナーロッド８は第１滑
り台車３上に設けられたガイド９により支持され案内さ
れる。

【００２２】前記第１滑り台車３、第２滑り台車４はそ
れぞれに独立に前進後退し、したがって、第１回転駆動
部５、第２回転駆動部７は独立に前進後退する。したが
って、アウタケーシング６、インナーロッド８は独立に
回転駆動を受け、また、独立に前進後退する。前記基台
１は図示しない油圧機構により搖動する。

【００２３】インナーロッド８もアウタケーシング６も
それらの複数本が後方から順次に連結される。先頭のイ
ンナーロッド８をインナーショートロッドと呼ぶ。この
インナーショートロッドは先端に掘削具を持つ。この掘
削具は、インナービットと呼ばれる切削刃を備えてい
る。また、インナーショートロッドには、超高圧水で地
層を切削するためのノズルを備えたものなど工事の目
的、地層の性質により選ばれる各種の周知のものがあ
る。インナーロッド８は１重管にかぎられず、２重管、
３重管のものがある。また、インナーロッド８は切り屑
を排出するための水を先頭に送る給水路や、地盤改良剤
を送給するための管路を持った各種のものが用意されて
いる。

【００２４】アウタケーシング６の先頭のものをスター
ティングアウタケーシングと呼ぶ。スターティングアウ
タケーシングは先端に掘削具を持つ。この掘削具は、各
種形状のリングビット等の切削刃を持っている。このス
ターティングアウタケーシングにも工事の目的、地層の
性質により選ばれる各種の周知のものが用意されてい
る。

【００２５】次に前記実施例１のダブルヘッダードリル
によるボーリングマシンを用いた施工法を説明する。
今、複数本のアウタケーシング６が連結され、また、複
数本のインナーロッド８が連結されて、水平孔を掘削し
ているものとする。掘削の推進は、第１滑り台車３、第
２滑り台車４を前進させることにより行う。最後方のイ
ンナーロッド８が、第２回転駆動部７により把持され回
転駆動を受けている。最後方のアウタケーシング６が、
第２回転駆動部７により把持され回転駆動を受けてい
る。

【００２６】掘削は、先頭のインナーロッド８すなわち
インナーショートロッドの先端の掘削具及び先頭のアウ
タケーシング８すなわちスターティングアウタケーシン
グの先端のリングビットの回転によりおこなわれる。切
り屑は、インナーロッド８の中を通って先端に送られて
くる水と一緒に、アウタケーシング６とインナーロッド
８の間等に設けられる戻り流路を通って排出される。

【００２７】図３（ａ）から（ｅ）は、地盤改良を行う
場合の工法を示している。この工法においては、インナ
ーロッド８の先頭のインナーショートロッドの先端に
は、超高圧水を噴射するノズルが取りつけられている。
図３（ａ）は、第１回転駆動部５、第２回転駆動部７が
ともに前進位置にある。今、所定深度までボーリングを
完了させた状態にあるものとする。この状態で、第１回
転駆動部５の作動を止める。

【００２８】つぎに、引き抜き・注入工程を説明する。
第２回転駆動部７を駆動させた状態で、第１滑り台車
３、第２滑り台車４を後退させ、アウタケーシング６、
インナーロッド８をともに後退させる。前記インナーシ
ョートロッドの回転する先端よりジェット水を噴射させ
ながら、インナーショートロッドを後退させるので、径
の大きい穴が後方にひろがる。先に開けてあるボーリン
グ孔にはアウタケーシング６が入っているので、ボーリ
ング孔の崩れは起きない。また、広げられた穴には、２
重に構成されているインナーロッド８の１つの管を通し
て地盤改良用の硬化剤が送られ注入される（第１工
程）。

【００２９】図３（ａ）と図３（ｂ）の比較で分かるよ
うに、前記引き抜き・注入工程で、アウタケーシング
６、インナーロッド８は２本分が引き抜かれたことにな
る。例えば１本分は１．５メートルであるので、３メー
トル分が引き抜かれたことになる。ここで、第１回転駆
動部５も第２回転駆動部７も停止させる。

【００３０】第１回転駆動部５とアウタケーシング６の
把持を解き、第１回転駆動部５だけを前進位置まで前進
させる（第２工程、図３（ｃ）参照）。再び、第１回転
駆動部５と前方のアウタケーシング６を結合させる。第
１回転駆動部５の前進工程に次いで、図３（ｄ）に示す
ように、２本のインナーロッド８と２本のアウタケーシ
ング６をクレーン等で吊るして取り除く（第３工程）。

【００３１】このアウタケーシング・インナーロッド取
り外し工程に次いで、図３（ｅ）に示すように、第２回
転駆動部７を前進位置まで前進させ（第４工程）、イン
ナーロッド８を第２回転駆動部７で把持する。この第２
回転駆動部７の前進工程を終えると、図３（ａ）の状態
にもどり、以上の工程を繰り返して、所定の長さ範囲の
地盤改良を行う。

【００３２】なお、第１工程に戻る前に前進させた第１
回転駆動部５を前方のアウタケーシング６に結合させる
が、前記引き抜き工程において、第１回転駆動部５を回
転させながら引き抜きを行うかどうかは地盤の性質によ
り判断する。また、基台１を揺動させ、あるいはアウタ
ケーシング６、インナーロッド８のどちらかを揺動させ
ながら引き抜きを行うことができる。地盤の性質による
が、揺動させながら引き抜きを行えばボーリング孔とア
ウタケーシング６との間の粘着を防ぐことができ好都合
である。また、地盤が硬い場合は、アウタケーシング６
をインナーロッド８に先行させて引き抜いてもよい。

【００３３】ところで、２重管工法（ダブルヘッダドリ
ルによる掘削工法）は、精度がよく掘削速度が速い。こ
のような掘削工法としては、たとえば、特開平３−１２
５７８５に示されるように、逆回転工法などが知られて
いる。しかし、日本は均一な地層が少なく、れき質、粘
土質等、硬・軟入り交じった地層が多いので問題があ
る。そこで、アウタケーシング６とインナーロッド８の
出入り寸法が重要になってくる。

【００３４】本発明では、インナーロッド８だけで先行
ボーリングを行いパイロット孔を開け、掘削前方の地質
状況を把握する。硬い地層の場合は、インナーロッド８
をアウタケーシング６より先行させアウタケーシング６
の最適回転速度を定め掘削速度を速くする。柔らかい地
層の場合は、インナーロッド８の先端から出る水により
インナーロッド８の外側の孔壁が洗い流されるため、掘
削方向が下方に向くことになる。そこで、本発明では、
排出されるスライムを見ていて、柔らかい地盤の所に達
したことが分かったら、アウタケーシング６を相対的に
インナーロッド８に対して前進させる位置を定める。

【００３５】（その他の実施例）本発明は、上記実施例
に限られることはなく、本発明の趣旨の範囲内で、設計
変更が行われる。

【００３６】たとえば、衝撃発生装置を第２滑り台車４
に追加し搭載すれば、軸方向にインナーロッドに衝撃荷
重を与えることができる。また、前記地盤改良工法にお
ける引き抜き注入工程において、第１回転駆動部と第２
回転駆動部７との相対的距離を変えながら、引き抜き注
入を行うことができる。また、アウタケーシング６の回
転速度とインナーロッド８の回転速度は地盤の性質によ
り定める。逆回転も可能である。また、本発明は鉛直方
向に掘進する場合にもそのまま適用できる。

【００３７】

【発明の効果】この発明のダブルヘッダードリルによる
ボーリングマシンによれば、次の効果が奏される。

【００３８】１．アウタケーシングとインナーロッドと
の出入り寸法の調整が簡単であるので工事の目的にあわ
せた工程を組むことができる。

【００３９】２．マシンを停止させ工事を一時中断して
適当な長さのアウタケーシングまたはインナーロッドと
交換することをせずに、出入り寸法を調整できるので、
地質にあわせた工事をすばやく行うことができ、したが
って、その工事の時間を短縮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明のダブルヘッダードリルによる
ボーリングマシンの実施例１を示す平面図である。

【図２】図２は、図１に示されたものの正面図である。

【図３】図３は、本発明のダブルヘッダードリルによる
ボーリングマシンを用いた工法の工程を示し、図３
（ａ）はその準備工程を、図３（ｂ）はその第１工程
を、図２（ｃ）はその第２工程を、図３（ｄ）はその第
３工程を、図３（ｅ）はその第４工程を示す図である。

【図４】図４は、従来の工法を示す断面図である。

【符号の説明】

１…基台 ２…案内軌道 ３…第１滑り台車 ４…第２滑り台車 ５…第１回転駆動部 ６…アウタケーシング ７…第２回転駆動部 ８…インナーロッド

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基台（１）と、 前記基台（１）上に直進移動自在に設けられた第１移動
   手段（３）と、 前記第１移動手段（３）に設けられ、前記第１移動手段
   （３）に伴なって移動する第１回転駆動部（５）と、 先端に掘削具を備え、前記第１回転駆動部（５）に把持
   されたアウタケーシング（６）と、 前記基台（１）上に前記第１移動手段（３）と同方向に
   移動自在に設けられた第２移動手段（４）と、 前記第２移動手段（４）に設けられ、前記第２移動手段
   （４）に伴なって移動する第２回転駆動部（７）と、 先端に掘削具を備え、かつ前記アウターケーシング
   （６）内に相対移動自在に挿入されて前記第２回転駆動
   部（７）に把持されたインナーロッド（８）とからなる
   ことを特徴とするダブルヘッダードリルによるボーリン
   グマシン。
2. 【請求項２】第１移動手段（３）により移動させられる
   第１回転駆動部（５）により把持されて回転駆動を受け
   るアウタケーシング（６）と、第２移動手段（４）によ
   り移動させられる第２回転駆動部（７）により把持され
   て回転駆動を受けるインナーロッド（８）とを用い、前
   記インナーロッド（８）により地盤改良剤を注入するダ
   ブルヘッダードリルによる地盤改良工法であって、 前記インナーロッド（８）を回転させながらその先端の
   掘削具により穴をひろげ、この穴に地盤改良剤を注入し
   ながら前記第１回転駆動部（５）、第２回転駆動部
   （７）を地盤から離間する方向に移動させて前記インナ
   ーロッド（８）を前記アウタケーシング（６）とともに
   引き抜く第１工程と、 前記第１回転駆動部（５）とアウタケーシング（６）と
   の前記把持を解いて第１回転駆動部（５）を地盤に接近
   する方向に移動させる第２工程と、 前記第１工程で引き抜かれた前記アウタケーシング
   （６）と前記インナーロッド（８）とを取り除く第３工
   程と、 前記第２回転駆動部（７）を地盤に接近する方向に前進
   させる第４工程とからなり、前記第１回転駆動部
   （５）、前記第２回転駆動部（７）により前記アウタケ
   ーシング（６）、インナーロッド（８）をそれぞれ把持
   して前記第１工程を繰り返すことを特徴とするダブルヘ
   ッダードリルによる地盤改良工法。